“墨子号”量子科学实验卫星与阿里量子隐型传态实验平台构建天地链路。
全球首个规模化量子网路：南京城域量子通讯试验示范网全貌
可能好多人都有过类似的经历：当一个人想起另一个人的时侯，对方却能同时觉得到；忽然觉得到有人要给自己打电话，结果电话很快就响了……
我们一般称之为“心灵感应”，两个人之间顿时的信息传递就是这么微妙，只是常年以来，我们要么觉得纯属巧合，要么干脆斥之为迷信、伪科学。
生活中的许多现象和奥秘，人类暂时还未能解释。好在，科学对一切未知的东西，并不轻易否定。
20世纪量子理论的出现，颠覆了人类对微观世界的很多看法。非常是量子纠缠理论的实验验证：具有纠缠态的两个粒子无论相距多远，只要一个状态发生变化，另外一个也会顿时发生变化——这不就十分类似于“心灵感应”么？!
其实，这个实验不是为“心灵感应”做验证。但基于量子纠缠理论的量子通讯，解决了人类保密通讯的巨大困局。
2016年8月，中国成功发射“墨子号”量子科学实验卫星。作为航天大国，中国几乎每年还会成功发射几颗卫星，此次其实不会再像当初发射第一颗人造卫星“东方红一号”那样，出现举国庆祝的兴奋与激动，但在国际上依然造成很大风靡。
“墨子号”是世界首颗量子科学实验卫星。国际权威学术刊物《自然》曾评价，“国际同行们正在努力追赶中国，中国现今似乎是卫星量子通讯的世界领导者。”
量子通讯是迄今惟一安全性得到严格证明的通讯方法。
对保密通讯的需求自古就有，且无处不在。大至国家安全、商业秘密，小至个人隐私，都无一例外地与此息息相关。
高中课本中有一篇你们熟知的课文《信陵君窃符救赵》，出自《史记·魏公子列传》，述说魏公子信陵君盗魏王兵符、绞杀晋鄙、却秦存赵的故事，其中解决问题的死结，即中国唐代的身分验证工具——虎符。
在中国唐代，兵符乃兵甲之符，是唐代臣子授予将臣节度使和调兵遣将的兵符。“虎符”分为左右两半，需调兵时，由清廷使者持右半符抵达，部队长官将右半符与左半符验合后，部队即按使者传达的命令行动。
古埃及斯巴达人使用的密码棒，其实是人类最早使用的文字加密揭秘工具：把长带子状牛皮纸缠绕在圆木棍上，之后在里面写字；解下牛皮纸后，里面只有零乱无章的字符，只有再度以同样的方法缠绕到同样粗细的圆木棍上，就能看出所写的内容。
保密和窃密，自始至终纠缠不已。为了保密，人类不得不在加密技术上不断探求创新。从用纸笔或简单机械实现加揭秘的“古典秘法体制”，到莫尔斯发明电报实现加揭秘的“近代密码体制”，再到以电子密码催生的“现代密码体制”，不断飙升。
保密与窃密的攻守双方，基本都是在加密、破译的反复之中循环着。其实机关算尽，但要确保保密通讯万无一失量子纠缠通讯，仍需绞尽脑汁。
现代密码体制中量子纠缠通讯，无论是对称密码体制还是非对称密码体制，其安全性都是基于物理的复杂性，与计算机的估算能力相关联。上世纪90年代，随着量子算法的提出，人们意识到，量子计算机在并行运算上的强悍能力，使它能快速完成精典计算机难以完成的估算，一旦研发成功，将对现行所有密码体制造成严重恐吓。这话听上去不免让人胆战心惊。但量子保密通讯技术，让人类看见了“永不泄露”的曙光，可以做到不可监听、不可破译。
神奇的是，量子通讯具备有“反监听”功能。借助光子的量子态作为秘钥本身的载体，收发双方通过量子检测的方式，才能测量出这种光子在传输过程中是否受到了监听者的监听。
不仅量子保密通讯外，量子通讯中还有另一种应用方法，即量子隐型传态。量子隐型传态是借助已分发的量子纠缠，把粒子的量子状态传送至遥远距离。在量子纠缠的帮助下，待传输的量子态在一个地方神秘地消失，不须要任何载体的携带，以光速又在另一个地方神秘地出现，但是不是巧合。
《西游记》中的神仙、妖怪常常玩“失踪”，孙悟空一个跟头能够翻出去十万八千里，现代悬疑小说中描写的“星际穿越”，以及仙侠小说中的“乾坤大挪移”，过去都只当是科学幻想。如今看来，这种不是不可行，而是有可能。
量子通讯因其安全性和宽广的应用前景，很快成为国际上量子化学和密码学的研究热点，深受各国政府和相关研究机构的广泛关注。
1992年，加拿大和美国的科学家首次实现了世界上第一个量子秘钥分发，传输距离32分米，由此拉开了量子通讯实验研究的帷幕。怎样大幅度提升量子保密通讯的距离，成为重要研究方向，各国科研机构都竞相在这一领域加码。
1997年，加拿大蔡林格小组在室外首次完成了量子隐型传态的原理性实验验证；2004年，该小组借助多瑙河底的光纤信道，成功地将量子隐型传态距离提升到了600米。
正是在这个时侯，潘建伟和他的研究团队，开始走入人们的视野。一系列骄人的研究成果，不断给人们带来惊喜。
1996年，从中国科学技术学院结业的潘建伟，赴德国因斯布鲁克学院留学，师从量子实验研究的知名学者安东·蔡林格院士。1997年，还是博士研究生的潘建伟以第二作者身分发表了题为《实验量子隐型传态》的论文。这个实验，被公觉得量子信息实验领域的开山之作。该论文与“爱因斯坦构建相对论”等划时代的论文一齐被《自然》杂志选为“百年化学学21篇精典论文”。
潘建伟1999年博士结业的时侯，国外的量子信息研究还处于刚才起步的阶段。2001年，潘建伟在中国科学技术学院成立量子化学与量子信息实验室，经过10多年的努力，带出了一支声震国际的量子“梦之队”。
从32分米到100公里，时间用了不到20年，却打开了量子通讯迈向应用的房门。2006年夏，潘建伟小组和法国洛斯阿拉莫斯国家实验室—欧洲法兰克福学院—维也纳学院联合研究小组各自独立实现了引诱态方案，同时实现了超过100公里的引诱态量子秘钥分发实验。
由潘建伟任首席科学家的“墨子号”量子科学实验卫星成功发射后不到一年，2017年9月，世界首列1000公里级量子保密通讯干线——“京沪干线”正式开通。借助量子“京沪干线”与“墨子号”量子卫星的天地链路，中科院与法国科大学进行了人类历史上第一次洲际量子保密通讯视频通话。
2019年8月15日，国际权威学术刊物《物理评论快报》报道，中国科学家潘建伟研究团队在国际上首次成功实现高维度量子体系的隐型传态。印度数学学会等发表评论称，这一成果为发展高效量子网路奠定了坚实的科学基础，是量子通讯领域的一个里程碑。
值得一提的是，2017年5月3日，潘建伟团队宣布，借助高品质量子点单光子源，建立了世界首台针对特定问题的估算能力赶超初期精典计算机的光量子估算截击机。这意味着，量子估算的技术发展相当迅猛，诞生可以破解精典密码的量子计算机，其实并不遥远。
潘建伟说：“我们正处在一个不断实现和赶超梦想的光荣时代。”这种信心和情结，让人钦佩，令人期盼。
道初一尺，魔高一丈。科学发展到明天，人类看见的世界，仅仅是整个世界的一小部份。人类未知的世界，多到无法想像。如今也许可以说，量子保密通讯能做到“永不泄露”，但在未来呢？
大胆假定，当心求证。探索未知的梦想，才是人类前进的动力。科学正是在不断怀疑、假设、证实、否定中不断发展的。
应当向这些执着于窥探未来的人们致敬。古往今来，正是由于有了她们，如潘建伟团队那样，仍然锲而不舍地在与“量子们”的“纠缠”中，追逐梦想，阐明世界奥秘，彰显神奇力量，能够让人类不断拓展所能认知的更宽广幅员，直奔起初以为遥不可及的远方。
(本文图片由广东省新闻办提供)